不同光谱构成补光对设施栽培番茄生长、果实发育与品质形成的影响

在暗季也能更亮的番茄

番茄喜光，但许多温室在长时间阴暗多云的天气下光照不足——尤其是在中国西南的贵州省。本研究提出了一个对种植者和家庭园艺者都很实际的问题：在自然光不足时，精心选择的LED灯色能否帮助番茄生长更好、成熟更早并提高口感？通过测试几种彩色光混合，研究者展示了如何像调配配方一样调整光谱，以提高产量并改善风味和营养。

为什么补光很重要

现代温室农业可以控制温度、水分和养分，但光照更难以保障。贵州冬春季的日照时数远低于全国平均，造成了喜光作物如番茄的长期“光饥饿”。研究团队在塑料温室中栽培番茄，将不补光的对照与每日补光6小时的LED处理进行比较。所有LED处理都以红蓝混合为基础——这些颜色已知能驱动光合作用——然后各自额外加入一种颜色：更多红光、蓝光、绿光、远红光或近紫外A。该设计不仅能检验补光是否有效，还能找出针对不同种植目标哪种色谱组合最合适。

光谱配方如何被测试

科学家们在所有处理间使用相同的番茄品种、相同的花盆、土壤配方、肥料和修剪方法，以确保唯一不同的变量是光照条件。LED灯悬挂在植株顶端上方，并随植株生长调整高度，保持恒定距离以确保光剂量一致。数周内他们测量了植株高度、茎粗、叶片大小和叶绿程度。果实形成并膨大时，他们追踪果实变色和成熟的速度。在关键阶段称重收获、按大小等级计数果实，并分析与风味和营养相关的化合物——如糖类、有机酸、维生素C、蛋白质、氨基酸、番茄红素（红色色素）和总酚类。

生长与产量的变化

所有补光处理的植株均优于未补光对照：生长更旺盛、成熟更早、产量更高。但不同颜色的具体效果各异。当在红蓝基础上增加红光时，植株产生了最多的大果及每株最高产量，略优于仅红蓝的处理。加入绿光则产生了最高的单果重，同时显著提高了产量。额外的蓝光使茎更粗、叶色更深，表明光合体系更健壮。远红光和近紫外A都促进了早期生长加速或结构性变化，但其产量增益相较于额外红光或绿光要温和一些。

光色如何影响风味与营养

光谱还改变了果实内部成分。所有有色光处理都加速了番茄红素的积累，使果实比仅自然光处理下的更红、更显色。额外绿光在促进番茄红素的积累方面表现突出，并在成熟后期提高了蛋白质、氨基酸和酚类化合物，同时伴随较高的糖酸比，通常与更丰富的风味相关。额外蓝光有利于维生素C和可溶性蛋白的增加，远红光则改善糖酸平衡并增强果皮的红黄色调。近紫外A在后期临时拉长植株高度并提高可溶性蛋白、糖和有机酸。相比之下，单纯的红蓝光（无额外颜色）在成熟末期有时会抑制某些营养成分，凸显了番茄对光质微小差异的敏感性。

对种植者的启示

对非专业读者而言，结论很直接：当阳光稀缺时，合适的LED色谱混合不仅能让番茄存活，还能决定产果数量、果实大小、变红速度以及其甜度、酸度与营养价值。若目标是最大产量和更多大果，额外红光最为适宜；若追求更重的果实、鲜明色泽和甜美均衡的风味，额外绿光是理想选择。蓝光、远红和近紫外A则各自在品质方面提供不同的微调效果。作者建议温室种植者将光视为可调配的要素，根据当地天气和市场需求选择特定色谱，并呼吁未来研究进一步区分光色与光强的作用，并将这些“配方”推广到更多番茄品种上。

引用: Sun, D., Ma, C., Liu, X. et al. Effects of supplementary lighting with different spectral compositions on plant growth, fruit development, and quality formation of facility-grown tomatoes. Sci Rep 16, 10737 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44021-6

关键词: 温室番茄, LED照明, 光谱, 果实品质, 受控环境农业